JP6177909B2 - 電気機械の監視システム - Google Patents

Description

本発明は、電気機械を監視するための監視システムに関する。当該電気機械は、ハウジングと、当該ハウジング内に配置された、ステータ巻線端部を備えたステータ巻線とを有する。

発電機等の電気機械は、概ね、可動部であるロータと、固定部であるステータとから構成されている。ロータはロータ巻線を有しており、当該ロータ巻線は概ね大容量の銅線であり、当該銅線は、励磁装置によって、磁場を発生させるための電流を供給される。回転している磁場は、電圧を、ステータ上に適切に配置された導電性のステータ巻線に誘導する。一般的に、このような発電機は、ステータ巻線の両端に、ステータ巻線端部への電気伝導（elektrische Leitungen）が形成されるように構成される。

電気機械の運転中、様々な物理的効果が、各部品の負荷につながる。一方では、電気抵抗によって、ステータ巻線においてもロータ巻線においても、エネルギーが散逸し、当該エネルギーによって各部品に熱的負荷がもたらされる。さらに、ロータは一般的に、50Hz又は60Hz等の比較的高い回転数で運転されるので、莫大な遠心力と機械的負荷とがもたらされる。このような高い回転数は、ロータ内だけではなくステータ、特にステータ巻線端部においても、より高い負荷につながる。回転に伴う振動又は揺れは、このような構成の発電機の寿命を縮める可能性がある。

発電機は一般的に、所要電力に応じて、空気、水素又は水によって冷却される。冷却媒体は、発電機内のハウジング内に略気密に誘導され、当該ハウジングは周囲に対して略気密に構成されている。

一般的に、発電機は連続運転が可能なように設計され、それに応じて活用される。発電機の停止状態において行われる検査作業の際に、ステータ巻線端部について、検査員によって目視検査が行われる。このために、開口部又はいわゆるマンホールカバーを通じた接近が可能になり、それによって、目視検査が可能になる。それにもかかわらず、このような空間条件は、エンドプレート上部（Schildlageroberteile）等のさらなる発電機部品の部分的な分解によってのみ、ステータ巻線端部へのアクセスが可能であるように制限されている。

さらなる問題は、特に水素によって冷却される発電機の場合、冷却媒体（水素）を発電機内部から洗い落とすことが必要不可欠であり、そのために多大な費用を要することにある。成功したと推測される、電気機械の不活性ガスを用いたパージ及び洗浄の後でさえ、電気機械を検査する前に、ホルムアルデヒド及び酸素の濃度測定を行うことによって電気機械を安全にしなければならない。

先行技術よりも要する費用の少ない検査が可能であることが望ましい。

したがって、本発明の課題は、少ない費用で電気機械を検査できる監視システムを提供することにある。

本課題は、電気機械を監視するための監視システムによって解決される。当該電気機械は、ハウジングと、当該ハウジング内に配置されたステータ巻線端部を備えたステータ巻線とを有する。ハウジング内部には、ステータ巻線端部を観察するための小型カメラが配置されている。

さらに、本課題は、請求項１２に記載の方法によって解決される。

本発明の基本的な理念は、多大な費用を要して電気機械を開放するのではなく、適切な小型カメラをステータ巻線端部の領域に配置することにある。小型カメラは、適切な伝達手段によって、無線又は有線の伝達手段によって、解析システムに接続される。したがって、電気機械は、発電機の外側にいる観察者によって監視され得る。それゆえ、監視は運転中に行われ得る。

有利なさらなる構成は下位請求項に記載されている。

第１の有利なさらなる構成において、ハウジングは略気密に閉じられて構成されている。さらに、有利には、電気機械は、水素によって冷却されるように構成される。これは、本発明に係る監視システムは、特に気密に構成されている周知の、水素で冷却される発電機に特に適しているということを意味している。別の有利なさらなる構成において、小型カメラは光源を有するように構成される。光源は、電気機械内で観察されるべき要素又は部品へのカメラに必要な視野が保証されるように寸法設計される必要がある。

小型カメラは、有利には、案内要素上を移動できるように配置される。当該案内要素は、レールとして形成され、かつ、観察されるべき重要な要素又は部品への必要な視野が保証されるようにカメラの案内が行われ得るように構成される。

有利には、案内要素は非磁性に構成されている。さらに、案内レールは、稼働中のカメラが安全で問題のない停止位置に配置されているように配置される。当該停止位置は、電圧間隔（Spannungsabstaende）が維持され、さらに、冷却ガスフロー等の支配的な機械的負荷が観察されるように選択される。それによって、カメラは安全な位置に保持され得る。

有利には、案内要素は、ステータ巻線端部周囲の円軌道に誘導される。

以下に、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。示されているのは以下の図面である。

監視システムの概略図である。

図１は、電気機械の実施形態としての発電機１を概略的に示している。発電機１は、基本的に、発電機ハウジング２を含んでおり、発電機ハウジング２は略気密に閉じられている。発電機ハウジング２内部には、詳細には図示されていないロータが回転可能に配置されており、当該ロータは、概ね50Hz又は60Hzで回転する。当該ロータの周囲には、ステータ巻線３と積層スタック４とが配置されており、積層スタック４には、電圧が誘導され得る。ステータ巻線３の各端部には、第１のステータ巻線端部５と第２のステータ巻線端部６とが配置されている。第１のステータ巻線端部５も第２のステータ巻線端部６も、稼働中には振動する傾向があり、この振動は望ましくない。最悪の場合には、このような振動は、第１のステータ巻線端部５及び第２のステータ巻線端部６の破壊をもたらし得る。

詳細には図示されていない冷却手段によって、発電機ハウジング２内部では、ステータ巻線３が水素等で冷却される。それゆえ、発電機ハウジング２は気密に構成されている。電気機械１を監視するための監視システムは、電気機械１と発電機ハウジング２とを含んでおり、発電機ハウジング２内には、ステータ巻線端部５、６を有するステータ巻線が配置されている。発電機ハウジング２内部には、小型カメラ７、８が配置されており、当該小型カメラは、電気機械１、特に第１のステータ巻線端部５及び第２のステータ巻線端部６を観察するために構成されている。小型カメラ７、８は、詳細には図示されていない光源を有するように構成されており、案内要素９、１０上を移動できるように配置されている。これらの案内要素９、１０はレールとして形成されており、目的に適合するように非磁性に構成されている。なぜなら、発電機１内で支配的な磁場に障害が生じ得るからである。

案内要素９、１０は、第１のステータ巻線端部５及び第２のステータ巻線端部６の周囲の円軌道に誘導されている。

詳細には示されていないが、案内要素９、１０は、電気機械１の運転中、小型カメラ７、８が問題のない停止位置に保持されるように構成されている。

本発明の利点は、目視検査の際に、発電機１を開放しなくても良い、又は、部分的に分解しなくても良いことにある。さらに、水素で冷却される発電機１をパージする必要がなく、閉じた後に再び耐圧試験を行う必要が無い。本発明に係る監視システムによる検査は、部品の観察が明確かつ一定のままであることによって、質的向上を示している。

加えて、本発明に係る監視ユニットによって、時間を大きく節約することが可能である。それによって、結果の傾向をより良好に観察することが可能になる。さらに、発電機１を閉じる際に、シール又は新しいネジ要素等の交換部品が不要になる。このとき、監視システムは、電気機械１の監視が運転中に可能であるように構成されている。

１ 発電機
２ 発電機ハウジング
３ ステータ巻線
４ 積層スタック
５ 第１のステータ巻線端部
６ 第２のステータ巻線端部
７、８ 小型カメラ
９、１０ 案内要素

Claims (10)

1. 電気機械（１）を監視するための監視システムを備えた電気機械（１）であって、
   前記電気機械（１）は、発電機ハウジング（２）と、前記発電機ハウジング（２）内に配置された、ステータ巻線端部（５、６）を備えたステータ巻線（３）とを有しており、
   前記発電機ハウジング（２）内部には、前記ステータ巻線端部（５、６）を観察するために小型カメラ（７、８）が配置されており、
   前記小型カメラ（７、８）が案内要素（９、１０）の上を移動可能に配置されており、
   前記電気機械（１）の運転中に、前記小型カメラ（７、８）が問題のない停止位置に保持されるように、前記案内要素（９、１０）が構成されている電気機械（１）。
2. 前記ステータ巻線端部（５、６）の観察が前記電気機械（１）の運転中に行われるように構成された請求項１に記載の電気機械（１）。
3. 前記発電機ハウジング（２）が略気密に閉じられて構成されている請求項１又は２に記載の電気機械（１）。
4. 水素で冷却されるように構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の電気機械（１）。
5. 前記小型カメラ（７、８）が光源を有するように構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の電気機械（１）。
6. 前記案内要素（９、１０）がレールとして形成されている請求項１に記載の電気機械（１）。
7. 前記案内要素（９、１０）が非磁性に構成されている請求項１又は６に記載の電気機械（１）。
8. 前記案内要素（９、１０）が、前記ステータ巻線端部（５、６）の周囲の円軌道に誘導されている請求項１から７のいずれか一項に記載の電気機械（１）。
9. 発電機として構成されている請求項１から８のいずれか一項に記載の電気機械（１）。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の電気機械（１）の運転中に、電気機械（１）のステータ巻線端部（５、６）を監視するための方法。

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